專利名稱：控制電泳分離設備中水溶液的pH值的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電泳領域，電泳為使用帶電分子在電場中遷移速率的不同來分離該帶電分子。
電泳在本領域中已公知，且當前通常用于，在通常少量的、例如在血液測試中從凝膠溶液中分離生物聚合物，其中需要尋找或研究特定的生物聚合物類型。此技術依賴于攜帶電荷的生物聚合物，該電荷取決于pH值。給予分子零凈電荷的pH值稱作等電點或pI。例如，蛋白質在其pI下通常最不可溶，且最容易結晶，以及常常在此值下最不可溶。
電泳(或等電聚焦IEF)通用使用包含pH梯度的凝膠。此梯度由稱作兩性電解質的化合物產生，該兩性電解質為具有pI值范圍的兩性緩沖液的混合物。電泳期間，其根據電荷遷移且形成pH梯度。為了執(zhí)行IEF分析，生物聚合物應用于凝膠，且施加電流。然后，該混合物中的生物聚合物根據電荷密度遷移，直到它們到達凝膠的具有與它們的pI相應的pH值的那一部分。在此點，它們的凈電荷為零，且遷移停止，以及生物聚合物被移去。
此技術具有所施加的電流隨時間的推移破壞凝膠的缺點。本發(fā)明旨在克服此問題。
根據本發(fā)明，提供一種用于溶水的生物聚合物的一分離設備的控制器，所述分離設備包括一容器，所述容器在其中具有水溶液，所述容器包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通，所述控制器包括一裝置，所述裝置用于控制所述第一和/或第三室中的所述水溶液的pH值為為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變。
進一步提供一種控制pH值以保持在溶水的生物聚合物的一分離設備中基本不變的pH值差的方法，所述分離設備包括一容器，且在其中具有水溶液，所述容器包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通，其進一步包括一裝置，所述裝置用于控制所述第一和/或第三室中的所述水溶液的pH值為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變。
進一步提供一種溶水的生物聚合物的分離設備，其包括一容器，且在其中具有水溶液，所述容器包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通，其進一步包括一裝置，所述裝置用于控制所述第一和/或第三室中的所述水溶液的pH值為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變。
此裝置和方法可用于處理大量的溶液進行分離。所述控制器提供一使用所述控制器來預先設置或設置所需要的條件的裝置。
優(yōu)選地，進一步提供一種用于溶水的生物聚合物的一分離設備的容器，其包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通。
將所述第一室和第三室的所述pH值保持在基本所選的pH值下，提供了這樣的優(yōu)點系統(tǒng)不會隨著時間的推移而降解，以及因此提供穩(wěn)定的生物聚合物移去結果。
用于控制室一和室三中的所述pH值的所述裝置優(yōu)選地包括一導管(line)，布置且構造其以將所需pH值的水溶液注入所述相應的室中。進一步提供一到相應的室的出口，布置其以移去自所述室的廢水溶液。優(yōu)選地，所述導管通向所述所需要的pH值的水溶液的貯液器。所述廢溶液可返回到所述貯液器，或可選地返回到廢池中。
優(yōu)選地，所述容器的所述第二室具有顯著大于所述第一或第三室的體積的體積。
優(yōu)選地，所述室由一多孔膜隔開。優(yōu)選地，所述膜是離子能滲透的，且可為燒結玻璃材料。
離子可收集在陽極或陰極(取決于特定的電荷)。有利地，提供另外的一膜穿過所述容器的所述第二室，布置且配置其以提供在所述水溶液中的pH值不連續(xù)處。優(yōu)選地，還提供用于在空間保持所述不連續(xù)處的一裝置。優(yōu)選地，室一和所述膜間的所述水溶液的所述pH值小于研究中的所述生物聚合物的pI值。優(yōu)選地，部分三和所述膜間的所述水溶液的所述pH值大于研究中的所述生物聚合物的pI值。當電流施加于所述水溶液時，所述具有在此pH值范圍內的pI值的一生物聚合物(若干生物聚合物)遷移，且在不連續(xù)處振蕩，以及可由任何已知技術從此位置移去。
此外，根據本發(fā)明，存在一種聚集水溶液中的目標生物聚合物的方法，所述方法包括以下步驟應用電場穿過其中具有水溶液的一容器，所述容器包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通，提供一裝置，所述裝置用于控制所述第一和第三室中的所述水溶液的pH值為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變，所述容器進一步包括一膜，所述膜位于所述溶液中，通過所述第二室，其中在所述膜一側的所述水溶液的所述pH值被設置為大于所述膜的相對一側的pH值的值，從而提供pH值不連續(xù)處，以及所述目標生物聚合物具有的pI值落在所述兩pH值之間，從而電流施加于所述水溶液中引起所述目標生物聚合物向所述溶液中的所述pH值不連續(xù)處遷移，以被移去。
根據本發(fā)明，進一步提供一種聚集水溶液中的具有已知pI值的特定目標生物聚合物的方法，所述方法包括以下步驟讓電流通過其中具有水溶液的一容器，所述容器包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通，其進一步包括一裝置，所述裝置用于控制所述第一和第三室中的所述水溶液的pH值為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變，其中所述第二室的pH值保持在所述目標生物聚合物的pI值，從而不同pI值的離子由它們相應的電荷而定或者向著陽極或者向著陰極遷移，而留下所述目標生物聚合物靜止，以從溶液中提取。
根據本發(fā)明，提供一種聚集水溶液中的具有已知pI值的特定目標生物聚合物的方法，所述方法包括步驟讓電流通過其中具有水溶液的一容器，所述容器包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和第三室為流體連通，其進一步包括一裝置，所述裝置用于控制所述第一和第三室中的所述水溶液的pH值為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變，其中提供一用于實現(xiàn)特定pH值的波的裝置，其穿過所述水溶液，從而在所述波內移去具有基本相同的pI值的生物聚合物分子。
優(yōu)選地，以變化的pH值波重復所述方法，從而完成具有不同pI值的生物聚合物的收集。
現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明，其中

圖1是在生物聚合物移去的第一模式下的容器的示意性側視圖。
圖2是在生物聚合物移去的第二模式下的容器的示意性側視圖。
圖3是在生物聚合物移去的第三模式下的容器的示意性側視圖。
根據圖1，為容器的示意性側視圖，該容器用于從水溶液分離所需要的分子。該容器2包括四個室4、6、8和10?？蓾B透的分開物(取決于使用模式)分離容器的室6和8。在最簡單的實施方式中，室4和6中的水溶液具有pH值，該pH值可定義為pH1。室8和10中的水溶液具有pH值，該pH值可定義為pH2，這在兩室之間產生pH值的不連續(xù)處。通過容器2施加電流，從而一端為陽極，以及另一端為陰極。在此說明書中，稱為4的容器2的室的一端為陽極，以及稱為10的容器的一端為陰極。該裝置進一步包括用于將正離子輸送到部分4以及將負離子輸送到部分10的裝置。在優(yōu)選實施例中，貯液器12向陽極提供正離子，以及貯液器14向陰極提供負離子。出口(未示出)保持每一室4和10的不變的體積，以及或者引到收集器或者返回貯液器12、14。如果這發(fā)生，那么必須監(jiān)測貯液器以確保保持相關的pH值。還有利的是，存在一種將陰極和陽極保持在期望的pH值下的裝置(未示出)。此用于保持pH值的裝置檢測何時pH值改變了預定的百分率，以及從貯液器12、14注入更多的所需要的離子。
將離子注入室4和10引起水溶液中的對流。為了這不影響分析，提供在室4和6之間，以及室8和10之間的分開物。此分開物使離子能夠通過，而防止溶液中的對流。此分開物為可透膜，且可包括燒結玻璃或任何燒結材料。還必須保護該系統(tǒng)免受溫度起伏，這是因為特別是加熱會引起對流，導致不準確的分析。
在使用的第一模式下，提供離子可滲透的分開物(barrier)12，用于分離容器2的室6和8。電流施加給水溶液，這引起正離子向陰極吸引，以及負離子向陽極吸引。相應的離子受其相反電荷端子的吸引，通過溶液遷移。一旦圍繞相應的陰極/陽極的離子的消耗(depletion)開始，通過來自貯液器12、14的相關離子的注入，不變地恢復pH值。設定pH2大于感興趣的分子的pI，以及pH1小于感興趣的分子的pI，引起分子在pH值不連續(xù)處具有零電荷，該pH值不連續(xù)處為分開物12。分子在分開物12的兩側間振蕩，以及可之后通過任何已知的技術(稍后描述)移去。此技術稱作振蕩等電泳，其同時分離且聚集目標分子。
另外，可提供與分開物12相似形狀和方向的另外的膜(未示出)。提供在兩膜間的間隙，負離子可進入間隙，從而在空間穩(wěn)定不連續(xù)處的位置。此技術可用于降低pH值不連續(xù)處向陰極的遷移。由于與OH-離子向陽極較低的遷移速度相比，H+/H3O+離子通過水溶液向陰極較快遷移，可發(fā)生上述情況，以及可增加高pH值的溶液。此第二膜也能滲透離子，且可由燒結材料或能夠保持流體分離的任何其它多孔材料制成。通過在第二膜的陰極側，將無孔材料插入進入容器2中的溶液中，可通過機械裝置執(zhí)行在此位置的提取(如以下更詳細地描述)。使OH-離子能夠進入容器的塞栓(tap)關閉，且提供用于溶液的出口?；钊麎嚎s溶液，允許其通過該出口流走，且進入另一容器，用于進一步的分析。
圖2中表示出使用的第二模式，其使用與前述相同的控制，但是去除了溶液中對分開物12的需要，以及使特定已知的pI值的分子能夠從水溶液中移去。整個池設置特定的pH值，該pH值與目標分子的pI有關。如前述，電流流過容器2，且正離子向陰極遷移，而負離子向陽極遷移。在這種情況下，具有目標pI的生物聚合物保持靜止，且因此可使用標準技術來從溶液移去其，例如通過一組膜輸送以確定實際的生物聚合物的存在。
在使用的第三模式中，如圖3所示來設置容器，圖3具有所保留的與圖1和圖2所示相同的標號。然而，此提取的方法使用通過容器2的不同pH溶液的波(wave)。另外的控制器16使這些pH值能夠被準確地控制。然后，所選pH的波18在容器2中前進，以及波18攜帶著具有在此特定pH值下的pI值的生物聚合物，且然后可通過標準技術20從溶液中移去其。然后，不同的pH值的波18在容器2中前進，從而可移去具有相應pI值的生物聚合物。
可通過提供一組具有變化尺寸的孔的膜的任何已知技術，來實現(xiàn)特定分子的收集。這些膜可在容器2內，或可選地，溶液可被輸送到另外的容器中，且被驅使通過具有不同尺寸的孔的多個膜，從而分離生物聚合物。在某些生物聚合物具有相同pI值因此在相同點從容器提取的情況下，這尤其重要。
另一提取技術可使用機械設備，例如在具有感興趣的pI值的生物聚合物的一側處插入不可滲透的分開物。然后，必須密封容器，而出口位于感興趣的分子之上。然后，機械活塞可相對不可滲透的分開物推動溶液，由此推動感興趣的溶水的生物聚合物通過出口，且進入另一容器，以進行進一步的分析。
例如，在實驗環(huán)境下，應該理解，使用相同的動力源，多個容器可彼此緊接布置。這使若干批生物聚合物能夠同時被測試/處理，以及使大量的批以及大體積的溶液能夠在短時間內被測試。
僅通過示例描述了本發(fā)明，以及本領域的技術人員應該理解，在不脫離由所附權利要求定義的本發(fā)明的范圍的情況下，可對本發(fā)明進行變更和修改。例如，存在目標生物聚合物可從溶液移去的許多方式。此外，可設想，存在許多其它的使用所述控制器聚集目標聚合物的移去方法，以及上述的方法僅作為示例描述。
權利要求
1.一種用于溶水的生物聚合物的分離設備的控制器，所述分離設備包括一容器，所述容器在其中具有水溶液，所述容器包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通，所述控制器包括一裝置，所述裝置用于控制所述第一和/或第三室中的所述水溶液的pH值為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變。
2.一種控制pH值以保持在溶水的生物聚合物的分離設備中基本不變的pH值差的方法，所述分離設備包括一容器，且在其中具有水溶液，所述容器包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通，其進一步包括一裝置，所述裝置用于控制所述第一和/或第三室中的所述水溶液的pH值為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變。
3.一種溶水的生物聚合物的分離設備，其包括一容器，且在其中具有水溶液，所述容器包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通，其進一步包括一裝置，所述裝置用于控制所述第一和/或第三室中的所述水溶液的pH值為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變。
4.根據權利要求1所述的用于溶水的生物聚合物的分離設備的容器，其包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通。
5.根據權利要求1所述的控制器，其中所述用于控制室一和室三中的所述pH值的裝置包括一導管，布置且配置其以將所需pH值的水溶液注入所述相應的室中。
6.根據權利要求1或5中任一項所述的控制器，其包括到所述相應的室的一出口，布置其以移去自所述室的廢水溶液。
7.根據權利要求5所述的控制器，其中所述導管通向所述所需要的pH值的水溶液的貯液器。
8.根據權利要求1所述的控制器，其中所述容器的所述第二室具有顯著大于所述第一或第三室的體積的體積。
9.根據權利要求1或5-8中任一項所述的控制器，其中所述室由一多孔膜隔開。
10.根據權利要求1或5-9中任一項所述的控制器，其進一步包括一膜，布置其穿過所述容器的所述第二室，布置且配置其以實現(xiàn)在所述水溶液中的pH值不連續(xù)處。
11.根據權利要求10所述的控制器，其進一步包括用于在空間保持所述不連續(xù)處的一裝置。
12.根據權利要求10所述的控制器，其中室一和所述膜間的所述水溶液的所述pH值小于研究中的所述生物聚合物的pI值。
13.根據權利要求10所述的控制器，其中部分三和所述膜間的所述水溶液的所述pH值大于部分三和所述膜間的所述水溶液的pI值，大于研究中的所述生物聚合物的pI值。
14.一種聚集水溶液中的目標生物聚合物的方法，所述方法包括步驟應用電場穿過其中具有水溶液的一容器，所述容器包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通，提供一裝置，所述裝置用于控制所述第一和第三室中的所述水溶液的pH值為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變，所述容器進一步包括一膜，所述膜位于所述溶液中，通過所述第二室，其中在所述膜一側的所述水溶液的所述pH值設置為大于所述膜的相對一側的pH值的值，從而提供pH值不連續(xù)處，以及所述目標生物聚合物具有的pI值落在所述兩pH值之間，從而電流施加于所述水溶液中引起所述目標生物聚合物向所述溶液中的所述pH值不連續(xù)處遷移。
15.一種聚集水溶液中的具有已知pI值的特定目標生物聚合物的方法，所述方法包括步驟讓電流通過其中具有水溶液的一容器，所述容器包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通，其進一步包括一裝置，所述裝置用于控制所述第一和第三室中的所述水溶液的pH值為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變，其中所述第二室的pH值保持在目標生物聚合物的所述pI值，從而不同pI值的離子由它們相應的電荷而定或者向著陽極或者向著陰極遷移，而留下所述目標生物聚合物靜止，以被從溶液中提取。
16.一種聚集水溶液中的具有已知pI值的特定目標生物聚合物的方法，所述方法包括步驟讓電流通過其中具有水溶液的一容器，所述容器包括至少三個室，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和第三室為流體連通，其進一步包括一裝置，所述裝置用于控制所述第一和第三室中的所述水溶液的pH值為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變，其中提供一用于實現(xiàn)特定pH值的波的裝置，其穿過所述水溶液，從而在所述波內移去具有基本相同的pI值的生物聚合物分子。
17.根據權利要求15所述的控制器，其中對變化的pH值波重復所述方法，從而完成具有不同pI值的生物聚合物的收集。
18.一種在上文中參照附圖所述的控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于溶水的生物聚合物的一分離設備的控制器。所述分離設備包括一容器(2)，所述容器(2)在其中具有水溶液，其包括至少三個室(4、6、8、10)，其中所述第一室和第二室為流體連通，以及所述第二室和所述第三室為流體連通。所述控制器包括一裝置，所述裝置用于控制所述第一和/或第三室中的所述水溶液的pH值為一值，使得在電流施加于所述水溶液中的情況下，所述第一室和所述第三室中的所述pH值基本保持不變。
文檔編號G01N27/447GK1934441SQ200580009484
公開日2007年3月21日 申請日期2005年3月29日 優(yōu)先權日2004年3月29日
發(fā)明者伊恩·休·瓊斯 申請人:伊恩·休·瓊斯